[工學(xué)]第12章同步電機(jī)的基本理論和運(yùn)行特性-免費(fèi)閱讀
【正文】 同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性 ?穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性： 外特性、調(diào)整特性和效率特性 ?用 途： 確定電壓調(diào)整率、 IfN、 η N等 一、外特性 n＝ n1 If=const cos θ =const時， U=f(I)。0)*( ??????不（ c01） ?短路比的選擇 Kk↑→ xd↓→ 過載能力 ↑→ 端電壓變化 ↓ （△ u%小，穩(wěn)定） → 氣隙 ↑→ 勵磁安匝 ↑→ 用銅量 ↑→ 成本 ↑ 三、漏抗的測定和保梯電抗 漏抗的測定 — 利用空載和零功率因數(shù)特性曲線 方法一： 作電抗三角形 → UN If o e c d a b NabIUx ??方法二： 抽出轉(zhuǎn)子法 抽出轉(zhuǎn)子 →定子加 （ 10~25） %UN、 fN電壓 U→使得 I=IN →測得電樞端電壓 U 為每相值）、 NNUIUx I(??保梯電抗 xp的測定 E 0 UI fb caeb39。 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及測定 kssk IEXXIjE 0.0. ???ks IEX 39。圖12 40 電抗三角形U Na1 Ff / ?曲線各段物理意義 ?橫坐標(biāo)： ?om=FfN(IfN)為獲得 UN時所需勵磁磁動勢（電流） ?mn=kadFad為直軸電樞反應(yīng)去磁磁動勢 ?on=Fδ(If δ)氣隙合成磁動勢（所需勵磁電流） ?oe=Ffk(Ifk)短路時獲得 IkN所需磁動勢（勵磁電流） ?縱坐標(biāo)： ?mc=UN 同步發(fā)電機(jī)端電壓 ?ma1=E=UN+INxσ 合成電勢 ?mE0=E0=U+INx σ+INxad 空載電勢 ?ab=a1c=INx σ 漏抗壓降 E 0 U I f d b c a e b39。 dE 0? 0IF f1jI x sF aqUI r a隱極同步發(fā)電機(jī) dE 0? 0IF f1jI x sF aqUΨ=90176。 ?s inaad FF ?? ??c o saaq FF ?? ?? ? ? ? cos sin I I I I q d ?注意： Fad和 Faq都是正弦波，但由于氣隙不均勻，所以其對應(yīng)的磁密波不是正弦波 Fad正弦波 Bad尖頂波、 Bad1正弦波 Faq正弦波 Baq馬鞍波、 Baq1正弦波 二、電路方程和等效電路 fIfF0?? 0?E?EadE?ad??adFaF?Iaq??aqE?aqF??E?????? XIjarI??物理過程： aR?I?U?X?定子側(cè)電路方程 ?等效電路 aqdaqaddadXIjEXIjE....????三、直、交軸電樞反應(yīng)電抗和同步電抗 dwad IkPNmF12??dwdaddad IkPmNkkkFkB10012 ??????????? ????? lB ada 12?ddwawad IPklkkm f Nf NkE )4( 2 1201 ????? ????72121016:??????Pklkkm f Nx dwad直軸電樞反應(yīng)電抗dadad IjxE ?? ???直軸電樞反應(yīng)電抗 qwaq IkPNmF12??qwqaqqaq IkPmNkkkFkB10012 ??????????? ????? lB aqa 12?qqwawaq IPklkkm f Nf NkE )4( 2 1201 ????? ????72121016:??????Pklkkm f Nx qwaq交軸電樞反應(yīng)電抗qaqaq IjxE ?? ???交軸電樞反應(yīng)電抗 ?交、直軸同步電抗 ???xxxxxxxxxqdaqqadd??????并且有稱為交軸同步電抗稱為直軸同步電抗**隱極機(jī)可以看成是凸極機(jī)的特例，即： Kd=Kq=1 xad=xaq=xa 電樞反應(yīng)電抗 xd=xq=xs 同步電抗 四、凸極發(fā)電機(jī)的相量圖 由上可見： 同相位。( )時的電樞反應(yīng) 0E?I? ??? 90?直軸助磁電樞反應(yīng) I BE 0CI CE 0BIE 0F a? a? 0E ?E aF ?? ?圖1220 ??????? 時的電樞反應(yīng)A 相軸時軸?時間矢量圖A 相軸時軸?dF f1qA 相時空矢量圖E 0AI A?功率交換： Fa與 Ff 同相位，電機(jī) 僅輸出容性無功功率 到電網(wǎng)（ P=0， Q0）。 aF?1fF??結(jié)論： 過勵運(yùn)行狀態(tài)的同步電機(jī)將向電網(wǎng)輸送感性無功功率。 對稱負(fù)載時的電樞反應(yīng) ?電樞反應(yīng)的概念 電機(jī)帶負(fù)載后，電樞電流產(chǎn)生的磁場將使空載氣隙磁場的分布發(fā)生變化，從而使繞組中的感應(yīng)電動勢發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為 電樞反應(yīng) 。 同步電機(jī)的空載運(yùn)行 ?空載的定義 ?空載電動勢 E0 空載電動勢 E0隨時間變化 規(guī)律與轉(zhuǎn)子磁場 沿空間分布 規(guī)律相同。 If=IfN， n=nN 定子繞組開路的狀態(tài) 沿氣隙 分布 繞組 磁通 感應(yīng) 電動勢 圖1213 隱極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁勢F f1?F fx一、隱極式同步電機(jī)的空載磁動勢 fff FFk 1?fff NIF ???定義： 勵磁磁動勢波形系數(shù) 實際波形 基波分量 轉(zhuǎn)子磁極 轉(zhuǎn)子繞組 kf取決于 r（小齒齒距之和 /極距） F f1?fF fx??圖1214 凸極同步 電機(jī)轉(zhuǎn)子磁勢二、凸極式同步電機(jī)的空載磁動勢 2s in41??? ff FF ? 2s in4 ????fk實際波形 基波分量 轉(zhuǎn)子磁極 轉(zhuǎn)子繞組 三、時間相量和空間矢量 ?空間矢量： 在 空間 按正弦規(guī)律分布的量 1fF?氣隙 磁動勢基波分量 1fB?氣隙 磁密基波分量 ?時間相量： 隨 時間 按正弦規(guī)律變化的量 0??定子 繞組 所匝鏈的磁通 0E?定子 繞組 感應(yīng)電動勢 ?時空矢量圖的定義： 將具有 相同角速度 的空間矢量和 時間相量畫在同一坐標(biāo)即為時空矢量圖。 ?三個特殊角 內(nèi)功率因數(shù)角 ：是 與 的時間相位角，與電機(jī)參數(shù)及負(fù)載有關(guān) 外功率因數(shù)角 ：是 與 的時間相位角，與負(fù)載有關(guān) 功率角（功角） ：是 與 的時間相位角 三者關(guān)系： 0E??I?? I?U??0E?U?? ? ?+ = 這是為了分析電機(jī)特性而引入的角度 ?負(fù)載時的時空矢量圖 ?四個軸： 直軸、交軸、相軸、時軸 空載時空矢量圖 ?F? E?負(fù)載時的時空矢量圖 Ψ aE?一、 和 同相 ( )時的電樞反應(yīng) 0E?I? ?? 0? 交軸電樞反應(yīng) N SdqnA XCYZBA 相軸時軸B
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